基于人工势场的多电机同步控制及其应用研究

发布时间：2017-10-09 16:17

  本文关键词：基于人工势场的多电机同步控制及其应用研究

  更多相关文章： 同步控制 群集运动控制 人工势场 滑模变结构

【摘要】：近年来,关于多电机同步控制的研究受到越来越多的关注,同时,多电机同步控制已广泛用于工业生产领域,不仅解决了诸多工程中的实际问题,而且获得了很大的经济效益。然而,多电机同步系统是一个多变量、非线性的模型,因此对系统的控制策略提出了更高的要求。群集运动控制理论作为模拟自然界生物的智能算法,具有稳定性好、容错性强等显著特点,其在多智能体运动控制上表现出的优良同步性能值得我们关注。论文围绕着以寻找一种新的多电机同步策略和提高系统的同步性与鲁棒性这两个核心问题,从理论分析,算法设计,试验仿真等方面进行了较为系统和深入的研究。论文的主要研究内容如下:在广泛查阅了国内外关于多电机同步控制理论研究现状的基础上,分析了多电机同步控制的方法及目前存在的问题。考虑到群集运动控制能产生较好整体同步效应,对其中的人工势场法在多智能体控制中的研究应用情况进行了总结,指出人工势场法是群集运动控制中解决多电机同步控制问题的有效方式。针对多电机同步控制问题,给出了电机的引力场、斥力场和合力场,设计了一种传统的电机人工势场控制器。该控制算法利用领导者电机对跟随者电机的引力与斥力作用,使跟随电机保持同步运转,从一个新的思路探讨了多电机同步控制器的设计,实现了群集控制与多电机同步控制的有机结合。针对传统的电机人工势场控制器难以满足由负载扰动引起的多电机实时的同步运转,提出了具有相邻吸引力的人工势场多电机同步控制方法,增加相邻跟随电机之间的引力作用,使各个跟随电机之间有直接的联系,该算法可以有效地减弱由负载扰动引起的不同步时间。针对提高多电机鲁棒同步问题,给出了多电机的群集拓扑结构图,引入有向图中的相互作用函数,并结合滑模变结构具有与系统的参数摄动、外部扰动无关的强鲁棒性特点,设计了基于人工势场与滑模变结构相结合的多电机同步控制器,用李雅普诺夫函数证明了该控制器的稳定性,保证了电机参数变化时,多电机仍然能够同步运转。
【关键词】：同步控制 群集运动控制 人工势场 滑模变结构
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM301.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 多电机同步控制技术国内外研究现状11-14
• 1.2.1 非耦合控制方式12-13
• 1.2.2 耦合控制方式13-14
• 1.3 人工势场控制国内外研究现状14-18
• 1.4 本文研究的主要工作及内容安排18-20
• 第二章 多电机同步控制及预备知识20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 多电机同步控制技术概述20-24
• 2.2.1 多电机同步控制策略21-24
• 2.3 群集控制24-25
• 2.4 图论的相关知识25-28
• 2.5 滑模变结构的基本理论28-31
• 2.5.1 滑模变结构的设计目标28-29
• 2.5.2 滑动模态的存在性29-30
• 2.5.3 滑动模态的可达性30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 基于人工势场的多电机同步控制32-48
• 3.1 引言32
• 3.2 人工势场法32-35
• 3.2.1 引力势场函数33
• 3.2.2 斥力势场函数33-34
• 3.2.3 合力势场函数34
• 3.2.4 人工势场法在编队控制中的应用34-35
• 3.3 基于人工势场的多电机同步控制35-41
• 3.3.1 电机的传统人工势场模型36-39
• 3.3.2 改进的具有相邻引力的人工势场39-40
• 3.3.3 基于人工势场的多电机控制器40-41
• 3.4 仿真分析41-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 集成人工势场与滑模变结构的多电机同步控制器48-65
• 4.1 引言48
• 4.2 多电机的群集拓扑结构图48-51
• 4.3 人工势场控制器51-52
• 4.4 人工势场与滑模变结构相结合的多电机同步控制52-57
• 4.5 仿真分析57-64
• 4.6 本章小结64-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 5.1 全文总结65-66
• 5.2 研究展望66-67
• 参考文献67-71
• 攻读学位期间主要的研究成果71-72
• 致谢72

【参考文献】

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本文编号：1001185